화학공학과 강문성 교수와 본교 연구진

화학분야 세계적 학술지
Journal of the American Chemical Society 논문 게재

‘고분자 반도체로부터 고효율의 밴드전도현상을 상온에서 최초로 구현’ 

 본교 공과대학 화학공학과 강문성 교수(사진, 교신저자)의 논문이 화학분야에서 최고의 권위를 자랑하는 미국화학회지, Journal of the American Chemical Society (JACS, 논문피인용지수(impact factor)=11.444) 온라인 호에 6월 12일자로 게재됐다.

 논문 제목은 ‘Thin Films of Highly Planar Semiconductor Polymers Exhibiting Band-like Transport at Room Temperature’로 잉크젯 인쇄공정을 통해 형성한 고분자 반도체 박막으로부터 지금까지는 실리콘 등의 무기물 반도체에서만 관찰되어왔던 고효율의 밴드전도현상(band-like transport)을 상온에서 최초로 구현한 내용이다. (관련링크 ☞보기)

 최근 각광받고 있는 웨어러블 컴퓨팅 시스템과 플렉시블 디스플레이를 비롯한 차세대 전기·전자 분야에서 중요하게 쓰일 것으로 기대되는 고분자 반도체는 높은 응용 가능성에도 불구하고, 근본적으로 그 전기적 특성이 실리콘 등의 무기물에 비해 뛰어날 수 없다는 점이 한계로 지적되어왔다.

 이는 무기물 반도체에서의 전기 전도는 높은 전도효율을 갖는 연속적인 전도대역(conduction band) 혹은 가전자대역(valence band)을 통하여 이루어지는 반면 고분자 반도체 박막의 전기전도는 많은 에너지가 소모되는 전하 호핑(carrier hopping) 현상에 의해 이루어지기 때문이다.

 이에 숭실대 연구진(화학공학과 – 강문성 교수, 김일원 교수, 최인실 박사과정 연구원, 유기파이버신소재공학과 – 김도환 교수)을 비롯해 삼성종합기술원, 부경대, 스위스 ETH 취리히공과대학의 연구진이 참여한 국제공동연구팀은 기존의 고분자 반도체에 비해 월등히 우수한 평면성을 갖는 고분자 반도체를 합성하여 고분자간 상호작용을 극대화하였으며, 상호작용이 극대화된 고분자 반도체 박막에 높은 전기장을 인가 시 무기물의 밴드전도현상과 유사한 형태의 전도 특성이 구현 가능함을 보고하였다.

 논문을 통해 밴드전도현상을 고분자 반도체로부터 (극저온이 아닌) 상온에서 학계 최초로 관찰해 보고한 강문성 교수는 “지금까지 고분자 반도체의 근본적인 한계라 생각되었던 부분이 극복될 수 있음을 시사하는 매우 의미 있는 연구결과”라고 평하였다.

홍보팀 (pr@ssu.ac.kr)